普通物理学(下)
分享
课程详情
课程评价
spContent=
—— 课程团队
课程概述

  以物理学基础为内容的普通物理学,是理工科各专业大学生的一门重要的必修公共基础课程,一方面全面讲述从经典物理到现代物理的整个物理学的基本概念、定理,使学生对物理学的基本内容、自然界的运动规律等有一个全面的了解,为后续专业课程的学习打下较系统的物理基础;另一方面,物理学展现的一系列科学的世界观和方法论,深刻影响着人类对物质世界的基本认识和思维方式,是人类文明发展的基石。它研究的对象具有极大的普遍性,它的基本理论渗透在自然科学的一切领域,应用于生产技术的各部门,是自然科学许多领域和工程技术的基础。该课程将有助于训练学生科学思维的方法和解决问题的方法,对学生进一步学习新理论、新知识、新技术将产生深远影响。

 《普通物理学》MOOC共110讲,分两个学期开设,各为55讲,各为4个学分,每学期将安排14周学习,每周4讲。教材选用2014年由晏世雷、钱铮、过祥龙编著出版的《基础物理学》(上、下册)第三版。

 《普通物理学》MOOC(I)主要有力学、电磁学两大部分组成。力学涵盖质点运动学、质点动力学、机械能守恒、刚体力学、流体力学、振动与波动;电磁学涵盖静电场、静电场中的导体与电介质、直流电路、恒定磁场、电磁感应、物质的磁性、麦氏方程与电磁波。

 《普通物理学》MOOC(II)主要有光学、热学、近代物理叁大部分组成。光学涵盖光的干涉、光的衍射、光的偏振;热学涵盖气体分子动理论、热力学第一定律、热力学第二定律与熵;近代物理涵盖狭义相对论、量子理论的起源、量子力学基础、原子分子与固体等



授课目标
以学生为本,培养学生物理知识、物理能力与科学素养协调发展,为后继课程学习与创新人才培养提供坚实基础。
课程大纲

课程名称:《普通物理学》

英文名称:General Physics

课程性质:公共基础课程    

学分/学时:8/110

开课学期:第一学年第二学期,第二学年第一学期

适用专业:国家211工程建设高校及其他本科高校非物理学专业的理科、工科各专业的本科生;高职高专升本科学习的理科、工科学生;非常优秀的高中理科学生。

先修课程:高中物理、高等数学

后续课程:专业基础课、专业课

开课单位:苏州大学

课程负责人:晏世雷

一、课程性质和教学目标

课程性质:本课程是面向理、工类非物理专业本科生开设的公共基础课程,旨在让学生掌握物理学的基本理论、基本定律、基本规律、了解与掌握物理学在各学科中的应用,提高学生的科学素质。

教学目标:普通物理课程通过研究机械运动、振动与波动、电磁运动、光的波动、分子热运动、热力学、狭义相对论、量子力学基础、物理学前研究沿等,帮助学生树立科学的世界观,增强学生分析问题和解决问题的能力,为后续课程的学习提供科学支撑。课程的具体教学目标如下:

    1. 运用物理学的基本理论和基本观点,通过观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比联想、实验等方法培养学生发现问题和提出问题的能力,并对所涉问题有一定深度的理解,判断研究结果的合理性。

    2. 针对具体研究对象的特征、性质以及实际情况,抓住主要矛盾,进行合理的简化,建立相应的物理模型,并用物理语言和基本数学方法进行描述,运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究。培养学生分析问题和解决问题的能力。

二、课程教学内容及慕课学时分配

(1) 质点力学(14学时)

1.教学内容

质点运动学、质点动力学、机械能守恒。

2.教学要点

掌握位置矢量、速度、加速度等物理量,掌握变速直线运动、圆周运动于与曲线运动规律,理解相对运动。掌握牛顿三定律及其应用,掌握动量、冲量、动量守恒定律及应用;变力做功、动能定理、功能原理,掌握机械能守恒及其应用

(2)刚体力学(6学时)

1.教学内容

刚体运动分类、质心及质心运动定理、刚体的角动量、转动惯量、转动定律、角动量定律及守恒定律,刚体的动能定理,刚体的平面平行运动。

2.教学要点

掌握刚体转动惯量及计算、刚体定轴转动的角动量,掌握转动定律并计算、掌握角动量定理及定恒定律的应用,掌握力矩的功,动能及动能定理及应用。

(3)流体力学(3学时)

1.教学内容

静止流体、理想流体的定常流动、连续性方程、伯努利方程、流体的层流。

2.教学要点

掌握静止流体的基本概念与规律,掌握理想流体的定常流动,掌握连续方程、伯努利方程。了解流体的层流及相关知识。

(4)振动与波动(10学时)

1.教学内容

简谐振动的描述、动力学方程、能量,谐振动的合成,阻尼振动、受迫振动。平面简谐波的余弦表达式、波的能量、能量密度、波的干涉、多普勒效应。

2.教学要点

掌握简谐振动表达式,掌握无阻尼自由振动的周期、频率、、振幅、相位等,掌握简谐振动的速度、加速度,掌握旋转矢量表示法,掌握同方向同频率简谐振动的合成,理解两个同方向不同频率、两个相互垂直桶频率简谐振动的合成,了解李萨如图形,了解阻尼振动、受迫振动。理解机械波的产生和传播,平面简谐波的表达式及其意义,理解波的能量、能量密度,掌握波的干涉及多普勒效应。

(5)静电场(11学时)

1.教学内容

库仑定律、电场强度、电势、高斯定理、静电场环路定理。导体的静电感应、电介质的极化、电容、电容器、电场能量。

2.教学要点

掌握库仑定律、电场强度、静电能、电势的定义及计算方法,掌握静电场高斯定律、环路定理,掌握电场力做功。掌握导体静电平衡条件及导体在静电平衡时的电场、电势的相关计算;掌握电容器及其组合的计算方法,理解电解质的极化,掌握电介质存在时相关电场、电势的计算,掌握电场能量的计算。

(6)直流电路(3学时)

1.教学内容

欧姆定律、焦耳一楞次定律、电动势、基尔霍夫定律。

2.教学要点

掌握欧姆定律及它的微分形式、楞次定律的积分形式,理解微分形式,掌握电动势概念,能应用基尔霍尔夫定律对复杂电路进行相关计算。

(7)磁场、物质的磁性(14学时)

1教学内容

磁感应强度、安培力、电流的磁场、磁场的高斯定理、安培环路定理;电磁感应现象,法拉弟电磁感应定律、楞次定律、涡电流、涡旋电场、互感、自感、磁场能量;磁介质的磁化、磁化强度、铁磁性。

2.教学要点

掌握磁感应强度的概念,掌握洛伦兹力、安培力,掌握毕奥一沙伐尔定律,掌握磁场对电流的作用,理解磁场的高斯定理、安培环路定理;掌握法拉弟电磁感应定律、楞次定律,掌握动生电动势及感生电动势的计算,理解涡电流及涡旋电场,掌握互感、自感及磁场能量的计算;了解磁介质分类及其相应的磁化规律,理解有磁介质时的安培环路定律。

(8)麦克斯韦方程组和电磁波(3学时)

1.教学内容

位移电流、麦克斯韦方程组、电磁波。

2.教学要点

掌握位移电流概念,了解麦克斯韦电磁场方程及相关理论,了解电磁波的特性与传播过程。

(9)光学(15学时)

1.教学内容

几何光学,光的干涉,光的衍射,光的偏振。

2.教学要点

掌握光程、光程差及其他基本概念;掌握相干光干涉特点,掌握杨氏双缝干涉,薄膜干涉、牛顿环等,理解迈克尔逊干涉仪的原理及应用;理解惠更斯-菲涅耳原理,掌握单缝夫琅和费衍射,掌握多缝衍射及光栅方程、理解夫琅和费圆孔衍射、最小分辨角及应用,掌握x射线及布喇格方程;掌握自然光和线偏振光的特点,掌握马吕斯定律、布儒斯特定律,理解光的双折射、椭圆偏振光,掌握波片知识,理解偏振光的干涉。

(10)热学(15学时)

1.教学内容

气体分子动理论,热力学基础

2.教学要点

理解描述气体的微观量与宏观量的联系,掌握理想气体状态方程,理解能量均分原理,掌握麦克斯速率分布,理解气体分子平均自由程,理解实际气体与范德瓦尔斯方程;掌握理想气体的热容量及经典的局限,掌握热力学第一定律及其应用,掌握绝热过程与多方过程;理解热力学第二定律的各种叙述,理解不可逆过程,掌握卡诺循环、能计算热机效率及制冷机系数,理解卡诺定理及热力学温标,理解熵、熵增原理及统计意义,对计算简单的熵问题。

(11)狭义相对论及量子力学基础(12学时)

1.教学内容

狭义相对论基础,量子力学的起源,量子力学基础

2.教学要点

理解狭义相对论的基本假设,掌握洛仑兹变换,理解狭义相对论时空观及相对论动力学规律;理解黑体辐射及其规律,理解解普朗克量子假设,掌握光电效应、康普顿效应及玻尔模型;理解德布罗意假设及波粒二象性,理解不确定关系,理解波函数及其统计解释,理解薛定谔方程,掌握定态薛定谔方程及简单应用。

(12)原子、分子与固体(3学时)

1.教学内容

氢原子的量子理论,自旋,原子的壳层结构,激光,固体的能带理论,超导。

2.教学要点

掌握氢原子的量子理论,自旋及原子壳层结构,了解激光产生的原理,较好地掌握能带理论,对超导的微观机理的理解和高温超导体。

三、教学方法

1. 阐述基本原理,理论联系实际,培养学生创新能力;

2. 采用线上《普通物理学》慕课视频教学、完成作业、单元测试、阶段测验、综合考试相结合;

3.利用教育部“爱课程”国家精品资源共享课网络平台中的苏州大学《普通物理学》课程资源辅助在线学习。

四、考核及成绩评定方式

考核方式:线上闭卷笔试,平时测验及作业

成绩评定方式:平时成绩30%,课程测试成绩70%(含阶段测验2次、综合考试1次,各占20%、20%、30%)。

五、教材及参考书目

教材:基础物理学(上、下册)第三版,晏世雷、钱铮、过祥龙编著,苏州大学出版社,2014年。

参考书目:

1.程守洙,江之永,普通物理学(第七版),高等教育出版社,2016年。

2.马文蔚, 物理学(第六版),高等教育出版社,2014年。

3.张三慧,大学物理学(第三版),清华大学出版社,2009年。



预备知识

高中物理、高等数学



证书要求

按百分制计分,60-84分为合格,85-100分为优秀。

评分方案:

平时成绩占30%,平时成绩包括单元测试成绩、单元作业完成情况、学习进度情况综合评定。

过程化考试成绩占70%,含2次阶段性考核和1次全面考核,权重分别分别是20%、20%、30%。

课程总成绩为上述各项成绩按权重折算。

证书:

评分高于60分颁发普通学员证书。

评分高于85分颁发优秀学员证书。



参考资料

晏世雷,钱铮,过祥龙.普通物理学(第三版).苏州:苏州大学出版社,2014年.

张三慧.大学物理学(第三版).北京:清华大学出版社,2009年.

马文蔚.物理学(第六版).北京:高等教育出版社,2014年.

程守洙,江之永.普通物理学(第七版).北京:高等教育出版社,2016年.